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第二单元 细胞的结构和功能
1.细胞学说的建立者：德国的科学家施莱登、施旺。
2.细胞学生内容
（1）细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。
（2）细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用。
（3）新细胞是由老细胞分裂产生的。
3.细胞学说的建立过程：
4.科学方法——观察法：
（1）概念：人们在自然发生的条件下，通过感官或借助于仪器，有目的、有计划地考察研究对象，从而获得有关经验性材料的方法。
（2）要求：观察时要全面、细致和实事求是，并及时记录下来。
5.归纳法
（1）完全归纳法：把某类事物的全部个体都研究一番，再经归纳得出结论，这种方法实际应用中工作量大，并且有时相当困难。
（2）不完全归纳法：最常用的是最简单的枚举法，在进行归纳时不可能穷尽所有的个别，因此归纳出来的结论不一定是正确的，还需要演绎推理进行论证。
6.生命系统的结构层次
结构层次 概念 实例
细胞 生物体结构和功能的基本单位 心肌细胞、叶的表皮细胞
组织 由形态相似，结构、功能相同的细胞联合在一起形成的细胞群 心肌、叶的保护组织
器官 几种不同的组织按照一定的次序结合在一起形成的能完成某种特定功能的结构 心脏、叶
系统 能共同完成一种或几种生理功能的多个器官按照一定的次序组合在一起形成的结构 血液循环系统、植物无系统
个体 由若干器官或系统协同完成复杂生命活动的单个生物。单细胞生物一个细胞就构成一个个体 大熊猫、冷箭竹
种群 在一定的空间范围内，同种生物所有个体的总和 某区域内同种蛙的所有个体（包括蝌蚪）
群落 一定的自然区域内，相互之间有直接或间接联系的各种生物种群的集合（即该区域内所有的生物） 一片森林中的全部生物
生态系统 由群落及其所生存的无机环境相互作用形成的统一整体 一片森林中的全部生物和无机环境
生物圈 由地球上所有生物和这些生物生活的无机环境通过相互作用而形成的整体，是地球上最大的生态系统 地球上的全部生物及其生存空
7.显微镜的结构
高倍显微镜操作四部曲：
8.显微镜的放大倍数：
含义：物像大小与物体实际大小的比值，放大的是长度或宽度，而不是面积或体积。
计算：显微镜的总放大倍数＝目镜的放大倍数×物镜的放大倍数。
9.目镜和物镜长短与放大倍数的关系：
目镜越长（如A），放大倍数越小，反之（如B）则放大倍数越大。
物镜越长（如C），放大倍数越大，与装片距离越近，如H1；反之（如D）则放大倍数越小，与装片距离越远，如H2。
放大倍数的变化与视野范围内细胞数量变化的关系。
10.常见原核细胞的结构
分类依据：有以核膜为界限的细胞核的为真核细胞，无以核膜为界限的细胞核的为原核细胞。
常见的原核生物有：蓝细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体等；常见的真核生物有动物、植物、真菌等。
两种原核生物的比较
项目 原核细胞 真核细胞
本质区别 无以核膜为界限的细胞核 有以核膜为界限的真正的细胞核
大小 较小 较大
细胞壁 有（支原体除外） 植物细胞和真菌细胞都有，动物细胞无
细胞质 有核糖体，无其他细胞器 有核糖体和其他细胞器
细胞核 拟核，无核膜，该区域有一个环状DNA分子，无染色体 有核膜，核内有染色体（质）
11.细胞器之间的分工
（1）分离细胞器的常用方法：差速离心法。
（2）各种细胞器的结构和功能
名称 分布 形态结构 功能
线粒体 动植物细胞 双层膜 有氧呼吸的主要场所，“动力车间”
叶绿体 植物细胞 双层膜 光合作用的场所，“养料制造车间”和“能量转换站”
内质网 动植物细胞 由膜连接而成的网状结构 细胞内蛋白质合成、加工以及脂质合成的场所
高尔基体 动植物细胞 单层膜，由扁平囊和小泡组成 对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”
液泡 主要在植物 细胞中 单层膜 调节植物细胞内的环境，使植物细胞保持坚挺
溶酶体 主要在动物细胞中 内部含有多种水解酶，“消化车间”
核糖体 动植物细胞 不具有膜结构颗粒状，附着在内质网上或游离在细胞质基质中 氨基酸合成蛋白质的场所
中心体 动物细胞和某些低等植物细胞 不具有膜结构，由两个互相垂直的中心粒及周围物质构成 与细胞的有丝分裂有关
细胞骨架：是由蛋白质纤维组成的网架结构，维持着细胞的形态，锚定并支撑着许多细胞器，与细胞运动、分裂、分化以及物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关。
12.用高倍显微镜观察叶绿体和细胞质的流动：
实验原理：
（1）观察叶绿体
形态：扁平的椭球形或球形。
分布：主要在绿色植物叶肉细胞中。
颜色：绿色。
（2）观察细胞质的流动：活细胞中的细胞质处于不断流动的状态。观察细胞质的流动，可用细胞质基质中的叶绿体的运动作为标志。
实验选材：藓类叶（或菠菜叶、番薯叶）、新鲜的黑藻
实验流程
观察叶绿体
观察细胞质的流动
取材：将黑藻先放在光下、25 ℃左右的水中培养（生成足量叶绿体）
观察：先用低倍镜找到黑藻叶肉细胞，后用高倍镜观察到细胞内的叶绿体随细胞质定向呈环形流动
13.分泌蛋白：
（1）概念：在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质。
（2）举例：消化酶、抗体和一部分激素等。
14.分泌蛋白的合成与运输：
（1）研究方法：同位素标记法。
（2）分泌蛋白合成和分泌的过程
核糖体：氨基酸经过脱水缩合形成一段肽链，这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上，继续其合成过程。
粗面内质网：肽链边合成边转移到内质网腔内，再经过加工、折叠，形成有一定空间结构的蛋白质。
囊泡：内质网膜鼓出形成囊泡，包裹着蛋白质离开内质网，到达高尔基体。
高尔基体：离开内质网的囊泡，与高尔基体膜融合，囊泡膜成为高尔基体膜的一部分。高尔基体对蛋白质做进一步的修饰加工。
囊泡：由高尔基体膜形成包裹着蛋白质的囊泡。囊泡转运到细胞膜。
细胞膜：来自高尔基体的囊泡，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。
线粒体：在分泌蛋白的合成、加工、运输的过程中，需要消耗能量。这些能量主要来自线粒体。
提供能量的细胞器：线粒体。
15.细胞的生物膜系统的组成：细胞器膜、细胞膜和核膜等结构。
16特点：（1）各种生物膜的组成成分和结构很相似。
（2）在结构和功能上紧密联系，进一步体现了细胞内各种结构之间的协调配合。
17.功能
（1）细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内部环境，同时在细胞的物质运输、能量转化和信息传递的过程中起着决定性的作用。
（2）广阔的膜面积为多种酶提供附着位点，有利于许多化学反应的进行。
（3）把各种细胞器分隔开，使细胞内能同时进行多种化学反应，不会互相干扰，保证细胞生命活动高效、有序地进行。
18.实验——黑白美西螈核移植实验：
（1）该实验中，黑美西螈提供细胞核，白美西螈提供细胞质、细胞膜等结构，结果后代全部发育成黑色的。
（2）实验一说明美西螈皮肤颜色是由细胞核控制的。
19.实验——蝾螈受精卵横缢实验：
（1）甲组实验中，A部分无细胞核，不会分裂；B部分有细胞核，会分裂。
（2）乙组实验中，从B部分向A部分挤入一个细胞核后，A部分有细胞核，细胞会分裂，但会慢一些；B部分有细胞核，会分裂。
（3）经对照分析可以看出，细胞核控制着细胞的分裂、分化。蝾螈受精卵的横缢实验说明：没有细胞核，细胞就不能分裂、分化。
20.实验——变形虫切割实验：
（1）由实验三可知，变形虫的摄食、应激性及生长和分裂等各项生命活动都离不开细胞核。
（2）通过变形虫的切割实验得出：细胞核是细胞生命活动的控制中心。
21.实验——伞藻嫁接、核移植实验：
实验四中，不论在嫁接实验还是在核移植实验中，新长出的伞帽都跟提供细胞核的伞藻的伞帽相同。所以生物体形态结构的构建主要与细胞核有关。
※细胞核与细胞质的关系：
存活时间 原因分析
单独的细胞核 很快死亡 缺乏细胞质提供的营养和能量
单独的细胞质 存活一段时间后死亡 细胞质中由细胞核控制合成的物质在一段时间内仍可发挥作用
细胞核＋细胞质 正常生活 细胞核与细胞质是相互依存的统一整体
22.细胞核分布：
（1）除了高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等极少数细胞外，真核细胞都有细胞核。
（2）原核细胞无细胞核。
23.细胞核的结构：
（1）核膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开。
（2）核孔：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。
（3）核仁：与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
（4）染色质
①物质组成：主要由DNA和蛋白质组成，其中DNA是遗传信息的载体。
②形态及特点：极细的丝状物，易被碱性染料染成深色。
③与染色体的关系：是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。
24.细胞核的功能：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
25.细胞在生命系统中的地位
（1）结构特点：
细胞作为基本的生命系统，其结构复杂而精巧。
各组分之间分工合作成为一个统一的整体。
（2）地位：细胞既是生物体结构的基本单位，也是生物体代谢和遗传的基本单位。
26.模型构建：
（1）概念：模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种概括性的描述。
（2）类型：物理模型、概念模型、数学模型等。
（3）举例：沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型属于物理模型，它形象而概括地反映了所有DNA分子结构的共同特征。
27.细胞膜的功能
（1）将细胞与外界环境分隔开，保障细胞内部环境的相对稳定。
（2）控制物质进出细胞。
（3）细胞间的信息交流
28.细胞间信息交流的三种方式：
（1）一些细胞如分泌细胞分泌一些物质如激素，通过血液的传递运送到作用部位的细胞（靶细胞），被靶细胞的细胞膜上的受体（成分为糖蛋白）识别，引起靶细胞的生理反应。
相邻两个细胞的细胞膜接触，通过糖蛋白识别，将信息从一个细胞传递给另一个细胞。
植物细胞间的识别主要是通过植物细胞间的胞间连丝来实现的。
※细胞膜的功能图解：
29.对细胞膜成分的探索：
（1）1895年欧文顿发现细胞膜对不同物质的通透性不一样：溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜，据此推测细胞膜是由脂质组成的。
（2）科学家利用哺乳动物的红细胞制备出细胞膜，得知组成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇，其中磷脂含量最多。
（3）1925年，荷兰科学家发现，细胞膜中的磷脂分子排列为连续的两层。
（4）1935年，英国学者丹尼利和戴维森研究细胞膜的张力，发现细胞表面张力明显低于油－水界面的表面张力，据此推测细胞膜中除含有脂质分子外，可能还含有蛋白质。
30.细胞膜的成分：
（1）细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量的糖类。在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，此外还有少量的胆固醇。
（2）蛋白质在细胞膜行使功能方面起重要作用，功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类与数量就越多。
31.对细胞膜结构的探索历程：
时间 实例（实验） 结论（假说）
1959年 电镜下细胞膜呈清晰的暗—亮—暗的三层结构 罗伯特森认为所有的细胞膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成
1970年 人、鼠细胞融合实验 细胞膜具有流动性
1972年 流动镶嵌模型 辛格和尼科尔森提出了细胞膜的流动镶嵌模型
32.流动镶嵌模型的基本内容
（1）基本骨架：磷脂双分子层。
（2）蛋白质的分布：以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中。
33.结构特点：具有一定的流动性。
34.功能特性：选择透过性。（蛋白质在细胞膜上的分布是不均匀的。）
※三层结构模型与流动镶嵌模型的比较：
项目 三层结构模型 流动镶嵌模型
不同点 认为蛋白质分子均匀分布在脂质分子的两侧 认为蛋白质分子在生物膜中的分布是不均匀的
认为生物膜是静止结构 强调组成生物膜的分子是可以运动的
相同点 都认为组成生物膜的主要物质是蛋白质和脂质

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